Pobierz Wzmacniacze operacyjne: schemat, charakterystyka, parametry. Konwerter prąd – napięcie. Wtórnik napięciowy i więcej Opracowania w PDF z Elettronica tylko na Docsity! Temat: Wzmacniacze operacyjne — wprowadzenie 1.Wzmacniacz operacyjny — schemat a) ; Wejście , ndwracające lrre- Ugę(+ 12 VI 4, | Wyjście | dwee cm——]+ śm Wejście att lęc(-17 W | yna Jm Ly ii 1 2. Charakterystyka wzmacniacza operacyjnego UHggy Line imvj 3. Podstawowe właściwości wzmacniacza operacyjnego >. bardzo dużym wzmocnieniem napięciowym (powyżej 10000 V/V czyli 80dB), > wzmacniają prąd stały , > odwracają fazę sygnału wyjściowego w stosunku do sygnału podawanego na wejściu odwracające (oznaczenie ,, — „„) lub zachowują zgodność w fazie jeżeli sygnał wejściowy jest podawany na wejście nieodwracające (oznaczenie ,, + „,), >. dużą rezystancję wejściową (MQ), > małą rezystancję wyjściową (Q). 4. Parametry wzmacniacza operacyjnego idealnego Idealny wzmacniacz operacyjny powinien wykazywać następujące właściwości: > nieskończenie duże wzmocnienie przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego (K — 09; > nieskończenie szerokie pasmo przenoszonych częstotliwości; VY VY YVv v nieskończenie dużą impedancję wejściową (między wejściami oraz między wejściami a masą); impedancję wyjściową równą zeru; napięcie wyjściowe równe zeru przy sterowaniu sygnałem nieróżnicowym (wspólnym); wzmocnienie idealne różnicowe, a więc nieskończenie duże tłumienie sygnału nieróżnicowego; niezależność parametrów od temperatury. 5. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych. Stosowane są głównie w: > VYVVV układach analogowych, gdzie wykonują operacje: dodawania, odejmowania, mnożenia, dzielenia, całkowania i różniczkowania, wzmacniaczach logarytmicznych, generatorach sygnałów: prostokątnych, trójkątnych i sinusoidalnych, filtrach, detektorach liniowych i detektorach wartości szczytowej, układach próbkujących z pamięcią. 6.Podstawowe układy pracy wzmacniaczy operacyjnych VYVVVVVVVV Wzmacniacz odwracający, Wzmacniacz nieodwracający, Wzmacniacz sumujący i odejmujący, Wzmacniacz całkujący, Wzmacniacz różniczkujący, Wtórnik napięciowy, Konwerter prąd — napięcie, Przesuwnik fazy, Prostownik idealny. Temat: Konwerter prąd — napięcie. 1. Konwerter prąd — napięcie — układ służący do przetwarzania sygnału prądowego na sygnał napięciowy. 2. Schemat konwertera prąd — napięcie Napięcie wyjściowe konwertera wynosi U, =-IR (wartość tą otrzymujemy z analizy pracy wzmacniacza operacyjnego) 3. Charakterystyka układu > mała rezystancja wejścia > możliwość współpracy tylko ze Źródłem prądowym ( o dużej rezystancji wejściowej) gdyż wejście stanowi masę pozorną > wartość prądu 7 nie zależy od parametrów układu konwertera ale od Źródła sygnału wejściowego Temat: Wtórnik napięciowy 1. Wtórnik napięciowy — uzyskuje się ze wzmacniacza nieodwracającego przy zastosowaniu rezystora R, o bardzo dużej wartości (R, co). Wartość rezystancji R powinna być równa wartości rezystancji Źródła sygnału wejściowego. 2. Schemat wtórnika napięciowego R _- jk lo > U | Uuy i L 3. Układ charakteryzuje się: > bardzo dużą rezystancją wejściową (rezystancja dla sygnału współbieżnego) > małą rezystancją wyjściową (k,„ razy mniejsza od rezystancji wejściowej wzmacniacza operacyjnego z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego) Temat: Komparator. 1. Komparator — to układ porównujący wartości chwilowe dwóch przebiegów napięć u, (£) i u,(t). Gdy wartości te są jednakowe wówczas na wyjściu komparatora pojawia się skok napięcia. ( z niskiego poziomu na wysoki lub z wysokiego poziomu na niski). 2. Symbol komparatora: lx 0 — | Liwy i b D ać 3. Analiza komparatora: Jeden z przebiegów porównywanych jest napięciem stałym (np. u, =const) zwanym napięciem odniesienia a drugie badanym. Komparator jest elementem wytwarzającym sygnał logiczny 0 gdy u,>u, lub 1 gdy u,<u,. Komparator może być jednobitowym przetwornikiem analogowo — cyfrowym. 4. Komparator powinien charakteryzować się: > stałością napięcia porównującego >. małymi czasami narastania i opóźniania sygnału wyjściowego (odpowiedzi) 5. Rodzaje pracy komparatora >. z dodatnim sprzężeniem zwrotnym - komparatory regulacyjne bez sprzężenia zwrotnego — komparatory nie regulacyjne Temat: Prostownik idealny. 1. Prostownik idealny możemy uzyskać stosując wzmacniacz operacyjny w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego stosując elementy nieliniowe — diody. 2. Zasada działania: > napięcie wejściowe o wartości dodatniej — ujemne sprężenie zwrotne zamyka się rezystor R, i diodę D, (D, w stanie przewodzenia); > napięcie wejściowe o wartości ujemnej — ujemne sprzężenie zwrotne zamyka się przez rezystor Ri diodę D, ( D, w stanie przewodzenia a dioda D, w stanie zaporowym); > diody dzięki wzmacniaczowi operacyjnego przewodzą nawet przy małych (bardzo małych) wartościach napięć 3. Napięcia wyjściowe wynoszą: Temat: Wzmacniacz odejmujący 1.Wzmacniacz odejmujący - zwany również różnicowym. Realizuje on odejmowanie napięć wejściowych w odpowiednim stosunku zależnym od wartości rezystorów znajdujących się w układzie. 2. Schemat wzmacniacza odejmującego R3 l Ry ly 3 A h GE l =. Ra U gi K Uw 11 14% 4 3. Analiza pracy według procedury przedstawionej wcześniej: U,=U5; L=l, L=l; - U,-U =U U, I, z JAZU s R; Ry; U,-U, _U„-U,, R, R; stąd — U „R, ŁU,R; * R+R, I, = Uz=Ue 1 =Ue R, R, ; U,-U„_U stąd R, Uz-=U,+ jeśli spełniony będzie warunek to R. U, =—(U,-U, z: Rezystancja wejściowa dla wejścia odwracającego, przy U = O jest równa R, + R;, adla wejścia nieodwracającego R + Ry. Temat: Wzmacniacz sumujący 1. Wzmacniacz sumujący — umożliwia realizację dodawania 2. Schemat wzmacniacza sumującego R £T p Hy BA R——— —o lą Ra * R———— U, Ą po Ra wy —— HH 3. Analizy pracy wzmacniacza operacyjnego otrzymujemy: U,=U,=0, nz L= = 1; 2; ; "u; |ELZ U; U, = ać +] R, R, R,); (10.36) U, =-RI. (10.37) Wartość rezystancji Rp powinna być równa rezystancji wynikającej z równoległego połączenia rezystorów R;, Ra, ... R„i R. Temat: Wzmacniacz całkujący — integrator 1. Wzmacniacz całkujący - otrzymuje się poprzez włączenie kondensatora C€ w obwód sprzężenia zwrotnego. 2. Schemat wzmacniacza całkującego: a) układ podstawowy, b) układ z obwodem RC w pętli sprzężenia zwrotnego a) , b) „Ba RR LAI IE] 5 LB U; | >— Ra ly uj (e | Uwy i i L i **:y Wzmacniacz różniczkujący .a) schemat zasadniczy, b) przebieg napięcia wejściowego, c) przebieg napięcia wyjściowego. Temat: Zabezpieczenie wzmacniacza operacyjnego przed uszkodzeniem. 1. Przyczyny uszkodzenia wzmacniacza: > przekroczenie dopuszczalnej wartości napięcia zasilania lub odwrotne podłączenie źródła zasilania; R a) —T orle „ we, c—|[E we. c—|— s ME A ———- Lig NZ > przekroczenie dopuszczalnego napięcia różnicowego; b) WE g—g———s——I— ZES wy We, 0———— + > przekroczenie maksymalnego napięcia wejściowego w stosunku do masy układu; Temat: Budowa i działanie wzmacniacza operacyjnego 4741 1. Wzmacniacz operacyjny //A741 składa się: stopień wejściowy (wzmacniacz różnicowy) -pierwszy stopień wzmacniający drugi stopień wzmacniający (niesymetryczny) separuje wzmocnienie sygnału wejściowego i przesuwa poziom napięcia stałego stopień wyjściowy (wzmacni: cz prądowy o wzmocnieniu napięciowym k, =1 układ polaryzujący (wymuszający i stabilizujący punkt pracy tranzystorów) układ zabezpieczający przed przeciążeniem a ) Stopień niesymetryczny Stopłe waściowy || (uk sepauący topa wyjsdowy Arzmacniacz różnicowy) | *wzmacałająy przesuwający | *) (oaa kompiementarra) | 3 | zozom napęc stalego) b I I l, | Układ tad zatozpieczający 1 polyzający przedprzoęeńn | | b) Ukdacł Stopłeń Drugi Stopień polaryzujący 1 wejściowy 1 stopłań _ | wyjciowy tg i i IJ 150 Ted——— K. [r h" i l | | Kr i, s IG] re Dj p i» i i © a | —— i Tr o IK I Una zh u | | IL i j Loki | 22 |u be lae | | i Te I I 5 80p | i ii ka Lol op w TAk To Ka (a i ani ję LH mę pna | IA LE 4 Lal] A sód idol sd U Zerowanie —15Y Rys. wzmacniacz //A741: a) schemat funkcjonalny b) schemat zasadniczy zaa. 1 Wyprowadzenia układu uA 741 LJ [s] E| 1] zewnetrzne zerowanie [e] a Wejście odwracajnce [A | |] +c napiecie zasilania Wejście nieodwracające [5 | 10] "viście EJ [-] Wyprowadzenia układu uA 723 |ogranicznik prądu obciążenia Kompensacja czestotliwosci Czujnik pradu obciążenia +U napicelc zasilania Wejscie odwracające Napiceio kolektora tranzystora Wejście niecdwracające Wyjście napięcia stabilizowanego Napięcie odniesienia Wyjście diody Zenera 1 napiecie zsailania Rys. Wzmacniacz operacyjny: a)widok ogólny, b) identyfikacja wyprowadzeń Wzmacniacze operacyjne wytwarzane są w technologii scalonej i umieszczane w obudowie o wymiarach ok. 7X10 mm. Wewnątrz znajdują się przeciętnie 25-30 tranzystorów i 10-15 rezystorów.